Mit der im Herbst des Jahres 2016 gestarteten “5G-Initiative für Deutschland” hat der Bund einen Handlungsrahmen entwickelt, der Deutschland zum Leitmarkt der neuen Mobilfunkgeneration machen soll. Das mit gutem Grund: 5G gilt als Schlüsseltechnologie für eine ganze Reihe von essentiellen Zukunftsmärkten wie dem Internet der Dinge, für selbstfahrende Autos, Virtual Reality Streaming und vieles mehr.

Weltweit wird an der flächendeckenden Einführung von 5G gearbeitet – Ländern, die dies entsprechend schnell erreichen, wird ein Wettbewerbsvorteil vorausgesagt– nicht unwesentlich im Konkurrenzkampf um die attraktivsten Wirtschaftsstandorte.

Die Herausforderungen an die Netzbetreiber sind allerdings groß – neben den enormen Summen, die gerade in Deutschland für die Lizenzen zur Frequenznutzung bezahlt wurden, handelt es sich um milliardenschwere Investitionen, die nun in kurzer Zeit getätigt werden müssen. Denn die Versteigerung der 5G Funkfrequenzen wurden an bestimmte Bedingungen geknüpft, welche die Betreiber gehörig unter Zeitdruck setzen:

Netzbetreiber mit Versorgungsverpflichtung

Jeder etablierte Anbieter muss etwa garantieren, bis Ende 2022 mindestens 98 Prozent der Haushalte in einem Bundesland mit einer Datenrate von 100 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) versorgen zu können. Bis zum Jahr 2023 müssen darüber hinaus sämtliche Autobahnen und Bundesstraßen mit 100 Mbit/s versorgt werden.

Um diese infrastrukturellen Anforderungen auf möglichst effiziente Weise erfüllen zu können, müssen vier wesentliche Kriterien berücksichtigt werden:

Errichtung zahlreicher neuer Mobilfunkstandorte

Die wichtigsten Kriterien, um die Anzahl benötigter Mobilfunksender pro Fläche zu ermitteln, werden durch die physikalischen Eigenschaften der 5G Frequenzen vorgegeben. Grundsätzlich gilt hierbei, dass die Reichweite umso größer ist, je niedriger die Funkfrequenz und umgekehrt. Da bei dem 5G Mobilfunkstandard ein recht hoher Frequenzbereich genutzt wird, müssen relativ viele Sender positioniert werden, um ein flächendeckendes Netz zu ermöglichen. Konkret haben Anbieter berechnet, dass 5G Mobilfunkantennen unter Einhaltung der gesetzlich erlaubten Sendeleistung lediglich eine Reichweite von maximal einem Kilometer aufweisen werden. Das auch nur dann, wenn keine Barrieren wie Gebäudemauern das Signal abschwächen.

Für die Anbieter bedeutet 5G aus diesem Grund einen fundamental größeren Aufwand, als dies bei den Vorgängern von 5G, LTE und 3G der Fall gewesen ist. Es wird geschätzt, dass pro Quadratkilometer durchschnittlich zwei 5G Funkzellen benötigt werden – was eine ungeheuer große Anzahl ergibt, wenn man ganz Deutschland mit 5G versorgen möchte. Die Reichweite von LTE Sendemasten betragen im Vergleich in etwa 10-20 Kilometer.

Das 5G-Netz kann also nicht mehr allein über bestehende Mobilfunkmasten betrieben werden, die nur mit neuer Hardware aufgerüstet werden müssten. Für 5G müssen die Betreiber im großen Stil neue Standorte für Funkzellen finden, wodurch die Kosten für ein flächendeckendes Netz geradezu explodieren.

Bisher mangelhafter Glasfasernetz-Ausbau

Ein wichtiger Bestandteil eines effektiven 5G Funknetzes sind Glasfaser-Breitband Anbindungen. Nur so lassen sich die enormen zu erwartenden Datenmengen effektiv übermitteln. Die schlechte Nachricht hierbei: Deutschland ist eines jener Länder, die bislang eher langsam mit dem Ausbau von Glasfaser-Internet waren. Selbst in den Ballungsräumen sind Glasfaserverbindungen in Deutschland nur sporadisch verfügbar. Zudem ist der Ausbau je nach Region und Stadt sehr unterschiedlich gut vorangetrieben werden. Während in Köln und Hamburg bereits mehr als 70% aller Haushalte an das Glasfasernetz angebunden sind, sieht es in anderen Städten deutlich schlechter aus: In Dresden, Leipzig und Bonn haben beispielsweise weniger als 10% aller Gebäude eine Glasfaser-Option. In Berlin, Frankfurt am Main oder Stuttgart sind es sogar deutlich weniger als 5%.

In Anbetracht der Tatsache, dass 5G Funkzellen höchstens 30 Meter von Glasfaser-Anschlüssen entfernt positioniert werden sollten, ergibt sich das bestehende Dilemma. Auch hier werden die Betreiber in den kommenden Jahren viel investieren müssen.

Die richtige Standortwahl

Durch die physikalischen Gegebenheiten, die 5G Funkfrequenzen mit sich bringen, ergeben sich besondere Kriterien für die Standortwahl der vielen zusätzlichen Funkzellen, die im ganzen Land errichtet werden müssen. Zum einen ist die Anbringung der Zellen ein Thema. Denn einerseits müssen die Standorte zwar möglichst freistehend sein – denn wie erwähnt schwächt das Funksignal im 5G Bereich mit zunehmender Distanz extrem schnell ab, insbesondere durch Gebäudewänden. Andererseits müssen für Masten, die ein Gebäude um mehr als 10 Meter überragen, gesonderte Genehmigungen eingeholt werden. In Anbetracht der enormen Anzahl an benötigten Sendern, erscheint diese Option vom Aufwand her nicht gerade praktisch.

Weitere Optionen sind freistehende Objekte wie etwa Masten für Straßenbeleuchtung oder Verkehrsschilder – hierbei muss allerdings beachtet werden, dass 5G-Funkzellen einen Strom- sowie Glasfaser-Anschluss benötigen.

5G in Gebäuden

Die Versorgung von Gebäuden mit Mobilfunk-Internet ist schon mit dem aktuellen Mobilfunkstandard LTE mitunter schwierig. Grund hierfür sind vor allem die Gebäudemauern, die Mobilfunkfrequenzen daran hindern, sich uneingeschränkt ausbreiten zu können. Dabei gilt: Je höher die Frequenz, umso leichter wird diese durch Mauern blockiert. Für 5G, welches im extrem hohen Frequenzbereich von 1 bis 20 Gigahertz liegt, bedeutet dies eine ernsthafte Herausforderung.

Vor allem große Gebäudekomplexe mit hohem Personenaufkommen, so wie etwa Konzerthallen oder Flughäfen, haben dies bislang mit dem Einsatz von verteilten Antennensystemen (DAS) gehandhabt. Diese Systeme von mehreren Antennen sind in der Lage, die Signale mehrerer Anbieter gleichzeitig abzuwickeln.

Für 5G Frequenzen ist die Nutzung von entsprechend technisch adaptierten DAS zwar grundsätzlich auch denkbar. Doch die Kosten für Errichtung und Instandhaltung solcher DAS sind recht hoch. Da man aufgrund der schwachen Sendeleistung von 5G schon in deutlich kleineren Gebäuden auf solche Lösungen angewiesen sein wird, werden Betreiber genau abwägen müssen, wie wirtschaftlich der Einsatz solcher Lösungen überhaupt ist.

Widerstand in der Bevölkerung

5G hat wie jede neue Mobilfunkgeneration bisher Sorgen in der Bevölkerung aufgeworfen, wie es um die gesundheitlichen Implikationen gestellt ist, wenn man sich permanent diesen Frequenzen aussetzt. Auch bei 5G gibt es entsprechende Bedenken. Dies und auch andere Gründe, wie etwa die optische Beeinträchtigung lassen in nicht wenigen Fällen Widerstand aufkommen, wenn es um die Errichtung von 5G Funkzellen geht.

Einige Aktivisten versuchen daher, 5G zumindest in ihrem Umfeld zu verhindern. Entsprechende Petitionen wurden beispielsweise in Südbayern ins Leben gerufen. Auch unter Medizinern und Wissenschaftlern wird 5G heiß diskutiert. Netzbetreiber sind also auch in dieser Hinsicht gefordert, Bedenken zu zerstreuen, tatsächliche Gefahren zu evaluieren, entsprechend zu bannen, um entsprechend auf die Bedürfnisse der Bevölkerung einzugehen.

Fazit

Insgesamt steht die Mobilfunkbranche vor großen Herausforderungen, wenn es um die Errichtung von flächendeckendem 5G in Deutschland geht. Die Roadmap wurde zudem vom Bund entsprechend eng festgesetzt. Um die gegebenen Ziele tatsächlich erreichen zu können, wird ein Kraftakt in finanzieller und organisatorischer Hinsicht erforderlich sein. Nur so wird das Ziel erreicht werden können, Deutschland bis 2023 zu einem Vorreiter in Sachen 5G zu machen.

 

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